泰山学者特聘专家工作计划书.docx
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泰山学者特聘专家工作计划书
泰山学者特聘专家工作计划书
泰山学者特聘专家工作计划书
一、背景概述
1、岗位所属研究领域
本次申报的“水资源可持续利用”泰山学者特聘专家岗位属于“水利工程”学科，研究领域为“水文水资源”，主要研究水资源开发利用过程中存在的科学问题及解决这些问题的关键技术。
2、水资源能否可持续利用已成为山东省经济社会发展的关键问题
山东省水资源相对不足，具有地区分布不均、年际年内变化剧烈等特点。
当地淡水资源量为305.82亿m3,仅占全
国水资源总量的1.1%，人均水资源占有量344m3，为全国人均占有量的14.7%，属人均占有量小于500m3的严重缺水地区。
黄河水是山东省重要的客水资源，但入境水量和可利用量逐年减少。
随着经济社会的发展，水资源需求量愈来愈大，水资源开发利用过程中出现了很多问题，集中体现在
“水少（资源短缺）”“水多（洪涝灾害）”“水脏（水体污染）”“水浑（黄河泥沙）”等方面。
近年来，南水北调长江水刚刚通水，受远距离输送和区域配套工程等因素的影响，又面临“水贵
（南水北调水价高）”和水质不稳定等风险。
这些问题涉及到的区域和领域在全国均具有典型性和代表性，有些已经成为我省经济社会发展的瓶颈。
虽然存在水资源短缺和其他风险，但山东省的水资源却承载着较大的经济和社会发展规模：
养育着占全国7.1%的人口，灌溉着全国7.7%的耕地，生产着全国8.4%的粮食，完成全国9.3%的国内生产总值，可见水资源的支撑作用十分明显。
如何以水资源的可持续利用促进经济社会的可持续发
展，需要进行长期性和专项研究。
“十二五”期间，山东省水科
院积极引进人才，申请设立了“水资源可持续利用”泰山学者岗位，初步形成了“泰山学者”创新团队，经过五年的攻关研究，在水资源优化配置、现代化水网、农业综合节水、海水入侵监测模拟、地下水回灌技术等方面取得了丰硕的成果，而且得到了较好的推广应用。
但是，一些老问题还没有得到彻底解决，如沿海地区海水入侵问题、河道水质和地下水污染问题、大中型水库富营养化问题、引黄灌区及黄河三角洲的土壤沙化和盐渍化问题、岩溶大泉衰减断流问题、平原区地下水超采及环境地质灾害问题等等。
同时，新问题又不断出现，要求采取应对措施。
比如：
如何应对未来变化气候和人类活动双重影响下的水文效应和水循环变化，如何对地表水、地下水、黄河水、长江水、雨洪水、再生水等多种水源进行优化配置和调度，如何引领流域、区域开发乃至海绵城市建设而不致引起不良或灾害性后果，如何修复改善日趋严峻的地下水超采现象并进行修复治理，如何进行水生态文明建设、如何开展水权、水价和水市场改革、加强水资源综合管理等等，都需要进一步开展长期的应用基础与关键技术研究。
因此，继续利用“泰山学者”岗位平台，发挥特聘专家及团队的科研攻关优势，解决水资源开发利用过程中的重点难点和关键技术问题十分必要。
3、国内外发展水平
随着全球对于可持续发展热点话题的重视，可持续发展目标已逐步确立和实施，水资源的可持续利用问题备受关注。
自联合国于1972年召开第一次人类环境会议提出“水将导致社会危机日益严重”，联合国水资源大会又曾多次向世界各国发出警告，国际经济和社会的持久发展将因为缺水而受到制约。
随着世界性水危机凸现，水文水资源研究面临着更为复杂和具有挑战性的问题。
在解决水问题的实践中，特别是现代技术手段的推动下，水文水资源研究的理论和方法得到了快速发展。
20世纪90年代之前，水文水资源研究在还原论科学思维方式的指导下，对水循环的各要素过程乃至环节进行高度细化，在降水、产流、汇流、入渗、土壤水运动、地下水补给与排泄、蒸发等水文环节的科学认知方面取得了长足的进步，产生了一大批新的水文理论和技术。
自20世纪90年以
来，水文水资源学紧密围绕到水问题解决的实践需求，从“还
原细化”研究向“综合交叉”研究转变。
实现水资源的安全高效和持续利用，是当前人类发展进程中所面临的重大实践需求，也是水资源研究的中心任务。
围绕上述中心任务，国内外在水资源评价与价值量核算、水资源配置、水资源调度、水资源利用效率评价和水资源管理等方面开展了深入研究，并成为水资源研究的重点领域。
（1）水资源评价
水资源评价是进行水资源综合管理与调控的关键基础。
综观国际组织和有关国家的水资源评价，具有以下4个方面的特征：
以径流性水资源为基本评价口径；以静态天然水资源量为主要评价目标；以分离式评价为基本评价模式；分区集总式评价为主要手段。
当前水资源评价方法主要存在的问题是：
评价口径过于狭窄，难以全面反应资源的多元有效性；分区集总式评价难以描述水资源的分布式演化过程，评价结果也难以满足分布式开发利用实践需求；缺乏统一的定量评价手段。
（2）水资源价值核算
水资源核算理论方法的研究开始于自20世纪80年代中
期，世界上许多国家通过制定实施方案进行探索和试验研究。
目前，国际上一些国家已经实施了若干案例研究从各国研究情况看，发达国家开展水资源核算的主要特点是：
资源和
环境核算并重；核算方法总的来讲是实行实物量核算，对价值
量核算多数尚处于探索性阶段；强调可持续发展，强调政府决策的影响和政策的影响及改善。
发展中国家水资源核算研究工作的特点是：
大多数是受发达国家或国际组织援助，作为典
型案例和合作研究而展开的；研究工作一般尚处在方法性探索阶段；侧重于提供一些资料和数据中国作为发展中国家，虽
然也曾进行过一些水资源核算研究，但仍处于起步和摸索阶段。
（3）水资源合理配置
水资源配置相关研究自20世纪80年代正式提出后，在之后的水资源规划管理中得到了重视。
北方地区缺水及其日趋严重的生态环境变化是中国首要解决的问题之一，针对这一状况，从六五攻关到八五攻关计划中，国家将北方地区的水资源问题列为国家科技攻关计划，重点研究了水资源配置的基础理论以及与社会经济发展之间协调关系和相应的解决措施，在攻关中相继提出了水资源评价方法“四水”转化模式和地下水地表水的联合调配以及基于宏观经济的水资源合理配置理论与方法而后针对西北地区水资源匮乏与区域生态环境恶化关系密切的问题，又在九五攻关中提出面向生态的水资源配置，在十五&攻关中提出基于实时调度的水资源配置，到目前提出基于水量水质联合调控和蒸散发控制为核心的水资源配置。
水资源配置的研究通过国家层面的攻关项目为主线形成了比较完整的水资源配置理论体系。
（4）水资源高效利用评价与节水型社会建设
早期的水资源高效利用评价研究更主要的是集中于从单一工程单项效益分析入手研究其水资源利用综合效益，随着资源环境和生态问题日益突出，水资源高效利用评价更加重视综合效益的评价。
目前，水资源高效利用评价包括经济效益评价、社会效益评价和生态效益评价。
节水型社会建设是21世纪初中国政府提出的一项重大治水方略，中国已在多批试点建设的基础上进行全国范围内的推广，旨在通过管理体制、机制和法制建设，促进水资源的高效利用、水污染的综合治理和水生态的修复。
（5）水资源综合管理与数字流域建设
为提高水资源的管理和决策效率，自本世纪初以来，国内外还开展了广泛的数字流域建设。
在中国，已较为成功地开展了“数字黄河”等多个一级流域的“数字黄河”工程建设。
在当前的数字流域建设中，在数据采集、传输、存储、虚拟仿真等方面取得了较大进展，但在大多数数字流域建设过程中，缺少水循环及伴生水化学、水生态、水沙过程的模拟预报模型作为支撑。
当前，随着全球气候变化和高强度人类活动的影响，水循
环及水资源利用系统已经转向包括降水、径流、补给、入渗等过程及供水、用水、排水、回用等多个环节的“自然-人工”大循环及其小循环。
现代水文水资源研究已从传统的基础水文实验发展到工程水文学、地表水和地下水水文学、区域水文学、水文地质学等乃至目前的生态水文学。
水文水资源的研究手段从简单的水文测验分析发展到水文试验，到目前的水文过程的模拟，计量研究方法从统计描述发展到集总式模型再到目前广泛应用的分布式模型。
原型观测与数学模拟的结合已成为水文水资源的关键研究方法。
目前，生态和水文水资源的关系得到广泛的重视，生态水文学成为发展研究的趋势。
生态水文过程模拟研究成为当前研究的热点，生态水文、城市水循环、水环境与水生态等要素全过程参与的水资源可持续利用研究成为难点，面向水资源风险导向的关键技术解决成为新的选择途径。
水文水资源研究需要进一步强化水循环过程演变机理识别与定量模拟方面的基础研究，完善水资源评价、配置、调度、水权分配、水价定价理论和技术等方面的应用基础研究，服务于防灾减
灾、节水型社会建设、水环境保护与水生态修复、水生态文明建设、水资源综合管理、民生水利及现代水利建设与管理等实践需求。
4、申报人选及团队在本学科领域所处地位及影响
近年来，申报人选及团队在国内外水资源可持续利用研究领域取得了许多标志性成果，在水资源优化配置、地下水资源开发利用、综合节水及最严格水资源管理等关键技术研发方面达到了国际领先水平，在成果应用方面取得了显著的经济效益和广泛的社会影响。
（1）科研团队掌握了一批核心技术，在本学科领域具有一定的影响力。
申报人选及团队充分发挥技术、人才和科研平台优势，获准立项30余项省部级以上课题，重点开展应用基础型关键技术的创新性研究，取得了丰硕的研究成果的同时掌握了一批核心技术。
在地下水回灌、海水入侵监测与防治、浅层地下水硝酸盐污染PRB防治、地下水多层位动态监测、岩溶水开发利用与保护、农业综合节水等关键技术等同类研究中处于领先地位。
比如，在全国最早提出现代化水网概念和水生态文明建设的理念，并付诸规划建设，在全国水利系统产生了较大影响，目前水利部已倡导在全国开展河湖水系联通和水生态文明城市建设试点工作。
在海水入侵监测与防治方面，已经形成了包括拦蓄补源、地下水回灌、地下水库建设在内的系列技术，并付诸实践，多国高效科研单位前来参观，在国际上也产生了较大影响。
（2）科研团队承担了较高层次课题，取得了较好的科研成果。
科研团队近年来承担了一批国家和省部级课题，获得了多项奖励，研究基础较好。
例如，先后承担了国家科技支撑计划子课题2项、国际科技合作专项2项、水利部公益性行
业科研专项5项、水利部“948”项目3项、水利部科技推广计划项目5项；还立项承担了7项省科技厅项目和11项省水利厅项目。
有43项课题通过了专家鉴定或验收，其中承担完成的国家“863”计划“山东半湿润区现代节水农业技术研究与集成”、中德国际合作项目“滨海地区水资源综合管理技术研究”等10项成果达到国际领先水平；6项成果获山东省科
技进步奖，其中省科技进步一等奖1项，二等奖2项，三等
奖3项。
发表科技论文220余篇，其中被SCI收录5篇，EI收录41篇。
出版著作5部、软件著作权4项。
获国家发明专利9项、实用新型专利19项。
（3）科研团队长期开展国际合作项目，产生了广泛的国际影响。
申报人选所在团队近些年与德国、荷兰、丹麦等多个国家开展技术合作交流，承担完成的科技部中德国际合作项目
“山东省滨海地区水资源综合管理技术”，研究成果达到国际领先水平。
申报人选正在主持1项科技部中德国际合作项目、参与1项中荷国际合作项目。
目前，申报人作为地下水专题技术牵头人人，多次参与水利部组织的中欧水资源交流平台论坛，科研团队所在单位主办多次“中欧水资源交流平台山东丹麦地下水合作会议”国际会议及“地下水资源可持续利用与污染防治高层论坛”。
目前，在济南市水生态文明建设和地下水供水项目方面促成了丹麦公司与济南市水利企业的合作。
通过对外交流，积极开展国际合作项目洽谈和调研工作，产生了一定的国际影响。
（4）科研团队相对稳定、结构合理，集体科研攻关能力较强。
科研团队中多人获国务院特殊津贴、水利部“5151”人才和山东省突出贡献中青年专家称号，先后多人到德国、英国、
意大利、瑞典、日本、非洲等国家作为访问学者或短期学术访问。
研究队伍专业领域包括水文、水资源、水环境、水文地质、农业水土、节水灌溉等，人员组成以中青年为主，学科互补、专业互补、年龄结构合理。
形成了一支固定人员为主聘任人员为辅、高级技术专家与中青年后备技术骨干相结合的学习创新型科研队伍。
在水资源优化配置、农业综合节水、岩溶水开发利用、地下水资源保护、海水入侵防治等方向初步形成了青年科技人才成长迅速、高层次人才集中、科研能力强、成果水平高的科研团队。
（5）依托单位重视科技支撑平台建设，具备良好的科研条件。
依托单位山东省水利科学研究院一向重视科研平台建设，对于促进学科交叉融合、加强高层次创新人才培养都起到了重要作用。
2003年5月成立的“水利部山东省灌溉试验中心站”，可作为工程技术研究和试验平台，2004年5月省科技厅批准成立“山东省现代农业节水工程技术研究中心”，
2007年4月山东省水资源与水环境重点实验室”获山东省科技厅和财政厅批准，2007年10月“水利部科技推广中心山东推广站”挂牌成立，可作为项目技术推广平台。
2008年2
月山东省人民政府办公厅设置“水资源可持续利用”泰山学者岗位，2014年入围山东省首批山东省博士后创新实践基地，
并与武汉大学签订博士后联合培养协议，同年，“山东省节水
灌溉设备开发中试基地”被评选为全国第二批中小学节水教育社会实践基地。
以上科研平台的设立，为进一步带动泰山学者岗位建设和加强人才储备力量提供了崭新的平台。
基础设施方面，山东省水科院有中心试验室和水质化验室及水处理中心，仪器设备先进齐全。
实验室科研用房4600平方米。
2005年新建成953平方米的新实验楼，包括学术会议室和化验室。
按用途分为办公室、学术厅、化验室、水工模型厅和野外试验基地等。
在节水灌溉基地，还有350平
方米的中试车间以及配套的6000平方米野外实验田，可以
满足野外水资源水环境参数试验。
综上所述，面对山东突出的水问题、环境变化的新挑战、水利发展的新格局、经济发展的新常态、人民群众的新期待，山东省迫切需要继续开展水资源可持续利用基础应用和关键技术研究，为全省水生态文明建设及经济社会的可持续发展提供强有力的水资源科技支撑。
二、总体思路和计划
1、总体思路
针对气候变化和人类活动的双重影响，瞄准国际地球科学水循环生物圈方面及其环境生态影响的科学前沿，结合山东省所面临的水资源短缺、水环境恶化、水生态退化、水管理薄弱等综合复杂的水问题，根据新时期“节水优先、空间均衡、两手发力、系统治理”的治水思路，站在生态文明建设的高度，从流域和区域自然和人工水循环演化过程及其诸多环节，开展水资源可持续利用和水生态环境保护的应用基础和应用技术研究，为山东省实现防洪安全、供水安全和生态安全提供重要的科学依据和技术支撑，从而以水资源的可持续利用促进经济社会和谐稳定健康发展。
研究工作拟坚持“以前沿性理论和先进理念为指导、以立
足现实和问题导向为出发点、以技术创新和发明为驱动力、以应用和服务为目的、以水资源可持续利用和改善环境为目标”的原则，采取基础理论研究和应用技术研究相结合、引进
消化吸收国际先进技术和自主创新相结合、产学研相结合、室内实验和野外试验相结合等技术路线，重点开展流域水循环和生态水文过程模拟、变化气候和环境下水资源可持续利用、水资源优化配置与调度、水生态文明建设与水生态修复、地下水污染与环境整治、流域和区域水资源综合管理等方面的研究，取得国内一流的应用性技术成果以及可以冲击国际水文水资源科学前沿的创新性成果。
根据以上思路、技术路线以及计划开展的重点研究领域，通过攻关研究，拟突破以下几项关键技术：
（1）水生态文明建设关键技术
结合当前全国范围内的开展的水生态文明城市建设，开展水生态文明建设关键技术研究，形成城市建设过程中如何进行水资源合理开发利用、如何加强水生态与水环境的有效保护，如何建设水工程、水景观、水文化，如何进行水管理等系列技术。
（2）城镇化进程下的低影响开发技术（LID）
研究内容包括：
在流域范围和城市化进程中如何限制开发、进行分散式防洪、促进地表径流入渗补给、扩大城市雨洪利用、开发绿色建筑、控制面源污染，从而实现区域可持续的水循环与水利用。
（3）海水入侵及地下水污染综合防治技术
在现代海水入侵区、咸卤水入侵区、地下水污染区带如何通过拦蓄补源、地下水回灌、水力帷幕、地下水防渗墙等工程技术以及节约地下水、限制地下水开采等非工程措施，实现维持咸淡水动态平衡的海水入侵与地下水污染防治的综合技术体系。
（4）地下水超采区环境综合整治与修复技术
通过农田节水、雨洪水回灌、含水层管理、开发替代水源等工程技术措施以及水资源费调整、限制开采等水资源管理措施实现地下水采补平衡的技术体系。
（5）区域综合节水技术
通过农业、工业、城市生活等各项节水技术研究，形成建设节水型社会标准的综合节水技术体系。
（6）水资源管理与综合治理技术
考虑水资源开发利用多方利益相关者，研究基于最严格水资源管理制度，体现水资源开发、配置、节约、保护等各个环节和过程的综合管理技术。
2、工作计划
2016年：
（1）结合“泰山学者”团队正在承担的水利部重大公益专项、推广项目“水生态文明建设关键技术”以及山东省水生态文明试点科技专项，重点突破“岩溶地下水开发与泉群保护”
“中小洪水利用与生态调度”等专项技术，系统总结水生态文明建设的创新性成果。
（2）结合山东省南水北调配套工程、区域水系连通工程、雨洪水利用工程、山洪地质灾害防治工程、小农水重点县建设工程、大中型灌区节水改造工程、骨干河道治理工程、中小型水库除险加固工程，积极凝炼问题和难题，开展工程运行条件下水资源可持续利用问题立项课题申请。
（3）立足山东省水问题实际，开展地下水超采区环境
整治与修复、海绵城市建设低影响开发技术（LID）等重点
技术应用课题的申报工作；开展“生态水文过程模拟”、“岩溶水生态保护”等基础性基金课题的申报工作。
2017年：
（1）认真完成承担的水利部、山东省科技部门立项课题的相关科研任务，在“水资源优化配置”、“黄河三角洲水资源利用”“水安全保障、“节约用水”等方面取得理论和技术创新。
（2）结合科技部和水利部等课题任务，开展技术攻关，重点在“海水入侵防治”、“浅层地下水硝酸盐污染防治”、“地下水灌抽技术”、“地下水监测技术”等方面取得原创性成果。
（3）在前期基础上，继续开展中欧有关水资源可持续开发利用与管理的科技合作；结合中欧水资源论坛平台以及在岗单位山东省水科院与丹麦地调局等欧洲科研高校部门签署的合作协议，在地下水资源、河口海岸地下水、农业面源污染防治等方面开展合作研究与技术开发，利用济南等地的地下水开发试点，与有关单位合作，引进消化吸收地下水供用水先进监测与管理控制系统。
2018年：
（1）结合“一带一路”建设及山东半岛蓝色经济区、黄河三角洲高效生态经济区规划，继续开展“胶东半岛水资源风险导向模拟”、“黄河三角洲水资源利用”、“基于水系连通的水资源优化配置”等课题研究，形成大型输水工程和区域水网配置下的山东半岛水资源可持续利用和保护的关键技术体系。
（2）按照水利部提出的要求，结合山东省地下水超采区治理目标和方案，继续开展地下水监测、模拟、评价计算等基础性工作，重点研发地下水超采区治理的综合调控技术以及生态环境修复技术。
（3）利用设岗单位山东省水科院的“山东省水资源与水环境重点实验室”和“山东省博士后创新实践基地”等平台，继续加强国内外学术交流与合作，与武汉大学水电学院、吉林大学水科学研究所等高校联合培养博士后，完成高层次人才培养任务，形成博士后、博士、硕士为补充的岗位年轻人才梯队。
2019年：
（1）结合济南市海绵城市试点建设，探讨研究南部泉水补给渗漏区和城市建成区的低影响开发技术，与住建部门及其他高校和科研部门合作，开展海绵城市建设关键技术与模式研究，补充完善海绵城市建设技术指标。
（2）结合山东省水利工作“十三五”规划目标的实施，在水权改革、农业水权、多水源综合水价等方面开展前沿性、
政策性研究，为出台相关技术标准定额和文件，为水行政部门强化最严格水资源管理制度的落实提供技术支撑。
（3）结合最严格水资源管理制度的完善，充分利用山东省水利厅科技专项经费、水资源专项经费以及农业推广转化资金的补助，继续开展区域综合节水技术与水资源综合管理技术研究，形成山东省不同类型的节水模式及配套技术体系、水资源综合管理技术体系。
2020年：
（1）继续完成在研项目以及申报课题的研究任务，形成基础研究和应用研究课题互为补充、互相促进的完善的科研立项和成果体系。
（2）继续攻关研究，形成自主创新技术为主、引进消化技术为辅、面向市场且利于推广应用的山东省水资源可持续利用技术体系。
（3）继续进行国内外合作交流和人才队伍建设，建立
起开放的岗位平台，形成学科、专业、年龄科学合理的“泰山
学者”科研创新团队。
上述5年工作计划可以根据课题立项安排和实际需求，进行必要的调整。
三、目标任务
1、科研攻关目标
以水资源的可持续利用促进经济社会的全面、协调、可持续发展为总体目标，针对山东省水资源开发利用及其存在的重大环境与关键技术问题，以水资源可持续利用与优化配置、水生态文明建设、海绵城市低影响开发、地下水超采区治理、海水入侵与地下水污染防治、河流湖泊水库水生态修复技术、综合节水、水资源综合治理等为重点内容，开展基础理论与应用技术研究。
今后5年内，计划申请、承担完成国家自然科学基金项
目1〜2项、科技部科技支撑计划项目或子课题1〜2项、国
家水专项子题1项、水利部“水生态文明试点科技支撑计划”1项、国际合作项目1〜2项、省级科研项目5〜8项，科研总经费达到2000万元以上。
具体计划申请以下几个重大项目:
（1）地下水超采区综合治理与修复关键技术
山东省地下水超采区在华北地区具有典型的区域代表性。
通过分析研究地下水超采区的演变过程、变化规律、地下水环境灾害诱发机理，建立较为完整的地下水超采区水环境修复治理评价指标体系和水环境灾害动态监测与诊断系统，研发基于最严格水资源管理制度的多水源优化配置技术，拦蓄补源、“明沟暗管-竖井”地下水回灌与含水层补给技术，基于“自然一人工”联控理论的区域地下水生态修复技术，为华北地区地下水超采区的保护与修复提供技术支撑和典型示范。
（2）流域开发和城镇化进程下区域低影响开发技术研
究与示范
山东省快速的城镇化进程导致城市不透水地面激增，内涝、马路式行洪、生态失衡、地下水位下降等问题目益突出。
以低影响开发为主导理念，运用水文学、水土保持学、生态学、建筑学等多学科理论，分析流域和城区开发建设对区域生态水文的影响，开展生态水文数值模拟，揭示生态水文过
程与人类活动的影响机理，研究开发雨洪资源网格化利用技术、分散式防洪、降雨径流的安全集蓄技术、径流及污染控制、水质风险生态控制技术等流域和城市绿色BMP和LID
技术，完善流域和城市生态系统水资源可持续综合评价体系，为编制区域低影响开发技术的地方性建设规范或指南提供技术依据。
（3）其他：
结合实际需求和科技需求，还可以申请立项：
“山东省大中型湖泊水量综合调度与生态环境修复技术研究”“未来变化气候
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